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Altium Designer 中嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字輸入采樣
Altium Designer 中嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字輸入采樣
無(wú)論您是否知道，嵌入式系統(tǒng)在從消費(fèi)電子產(chǎn)品到軍事和航空航天系統(tǒng)的許多重要應(yīng)用中提供廣泛的功能方面發(fā)揮著重要作用。這些系統(tǒng)必須經(jīng)常收集模擬信號(hào)并將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后在復(fù)雜的計(jì)算中使用這些數(shù)據(jù)。為了使它們按預(yù)期運(yùn)行，這些系統(tǒng)中還包含許多其他功能。
當(dāng)您可以訪問(wèn)直接與您的設(shè)計(jì)和仿真工具連接的綜合組件庫(kù)時(shí)，您可以輕松地設(shè)計(jì)具有所需功能的嵌入式系統(tǒng)。Altium Designer 將這些重要的設(shè)計(jì)元素統(tǒng)一到一個(gè)單一的軟件平臺(tái)中，使您能夠?yàn)槿魏螒?yīng)用設(shè)計(jì)最新最好的嵌入式系統(tǒng)。
統(tǒng)一的 PCB 設(shè)計(jì)包，具有設(shè)計(jì)軍用電子系統(tǒng)的最佳工具。
這是新設(shè)計(jì)師提出的一個(gè)問(wèn)題：什么是嵌入式系統(tǒng)？盡管這聽(tīng)起來(lái)像是一些遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 PCB 的復(fù)雜設(shè)計(jì)，但答案并不像您想象的那么復(fù)雜。實(shí)際上，嵌入式系統(tǒng)是將硬件和軟件集成到單個(gè)系統(tǒng)中的任何系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以放置在單個(gè)板上，也可以將功能分布在多個(gè)板上。
嵌入式系統(tǒng)的廣義定義包括計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備、智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、飛機(jī)中的重要系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)和許多其他系統(tǒng)。隨著越來(lái)越多的電子產(chǎn)品變得移動(dòng)、智能和互聯(lián)，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)將繼續(xù)成為 PCB 設(shè)計(jì)人員中更重要的設(shè)計(jì)方法。
創(chuàng)建嵌入式系統(tǒng)需要將布局、原理圖設(shè)計(jì)、廣泛的組件管理和仿真功能集成到單個(gè)程序中的設(shè)計(jì)軟件。當(dāng)您使用 Altium Designer 時(shí)，您無(wú)需嘗試將多個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)拼湊在一起來(lái)區(qū)分這些功能，您可以讓您的下一個(gè)嵌入式系統(tǒng)井井有條并提高您的工作效率。您將可以訪問(wèn)創(chuàng)建嵌入式系統(tǒng)并將其投入生產(chǎn)所需的重要設(shè)計(jì)功能。
嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字輸入采樣
由于嵌入式系統(tǒng)必須使用模擬信號(hào)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與各種其他組件連接，因此嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字輸入采樣極為重要。許多嵌入式系統(tǒng)需要使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 將模擬信號(hào)作為輸入。一些示例包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和機(jī)電系統(tǒng)。
大多數(shù)人都熟悉音頻系統(tǒng)，其中數(shù)字音頻文件被轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并通過(guò)揚(yáng)聲器系統(tǒng)輸出，反之亦然，音頻信號(hào)被收集并存儲(chǔ)在內(nèi)存中。轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)需要選擇具有正確采樣率的 ADC。目標(biāo)是收集足夠的音頻信號(hào)樣本，以便能夠從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)正確重建信號(hào)。
選擇正確的采樣率
為模擬信號(hào)選擇正確的采樣率就是為了防止混疊。當(dāng) ADC 以過(guò)慢的速率進(jìn)行采樣，并且重建信號(hào)的頻率似乎低于原始采樣信號(hào)的頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。顯然，沒(méi)有模擬樣本可以連續(xù)采樣，因此設(shè)計(jì)人員需要選擇合適的采樣頻率，以便使用 ADC 轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
事實(shí)證明，采樣系統(tǒng)可以采樣的最高模擬頻率，稱為奈奎斯特頻率，是采樣率值的一半。換句話說(shuō)，ADC 需要為模擬信號(hào)的每個(gè)振蕩創(chuàng)建至少兩個(gè)樣本。這就是為什么數(shù)字音頻系統(tǒng)以 44.1 kHz（或更高保真系統(tǒng)的 48 kHz）采樣的原因；人類聽(tīng)覺(jué)的自然范圍以 20 kHz 結(jié)束，因此無(wú)需以遠(yuǎn)高于 40 kHz 的速率進(jìn)行采樣。使用 44.1 kHz 作為采樣率允許 ADC 以剛好超出人類聽(tīng)覺(jué)范圍的采樣率進(jìn)行采樣。
當(dāng)您的 PCB 設(shè)計(jì)軟件提供了一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，將廣泛的組件與您的布局仿真工具集成在一起時(shí)，您可以輕松地選擇、放置和仿真您的嵌入式系統(tǒng)所需的 ADC 和數(shù)據(jù)處理組件。在選擇 ADC 時(shí)，請(qǐng)確保您了解需要采樣的模擬信號(hào)的頻率。
如果您尚未將此功能添加到您的嵌入式系統(tǒng)中，Altium 在這里提供指導(dǎo)方針，幫助您將這一重要功能整合到您的嵌入式系統(tǒng)中。
當(dāng)您使用分層原理圖和多通道設(shè)計(jì)工具時(shí)，保持嵌入式系統(tǒng)井井有條是最容易的。隨著您的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，您的 PCB 設(shè)計(jì)軟件應(yīng)該可以幫助您保持井井有條，同時(shí)提高您的生產(chǎn)力。
您可能正在考慮為您的下一個(gè)設(shè)備使用 PLC 而不是嵌入式系統(tǒng)。
Altium Designer 將您的設(shè)計(jì)工具統(tǒng)一到一個(gè)現(xiàn)代的、可定制的界面中
數(shù)字輸入采樣在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
數(shù)字輸入采樣用于嵌入式系統(tǒng)的多種應(yīng)用，包括汽車、工業(yè)、航空航天和軍事系統(tǒng)。這些領(lǐng)域中的許多系統(tǒng)都與各種設(shè)備接口，用于監(jiān)控主要工業(yè)設(shè)備、汽車或飛機(jī)的健康狀況，僅舉幾個(gè)例子。在電力電子領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)通常用于從多個(gè)模擬傳感器收集數(shù)據(jù)，以監(jiān)控電源完整性和輸出電平。還有許多其他收集模擬信號(hào)的嵌入式系統(tǒng)示例。
一旦這些系統(tǒng)收集到模擬信號(hào)，這些信號(hào)就會(huì)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并在一個(gè)更大的數(shù)字系統(tǒng)中進(jìn)行處理。這意味著這些設(shè)備本質(zhì)上是混合信號(hào)設(shè)備，混合信號(hào)系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)規(guī)則適用于這些設(shè)備。您的 PCB 設(shè)計(jì)軟件應(yīng)幫助您構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)，以滿足確保信號(hào)完整性的重要設(shè)計(jì)規(guī)則。
當(dāng)您擁有使用分層設(shè)計(jì)和多板設(shè)計(jì)工具的設(shè)計(jì)軟件時(shí)，將任何 PCB 設(shè)計(jì)為混合信號(hào)設(shè)備會(huì)容易得多。這允許您將嵌入式系統(tǒng)的不同部分分成功能塊。這允許您將模擬信號(hào)數(shù)據(jù)采集與嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字輸入采樣和處理部分分開(kāi)，從而幫助您確保信號(hào)完整性。
仿真嵌入式系統(tǒng)中的信號(hào)完整性
數(shù)據(jù)處理能力在嵌入式系統(tǒng)中至關(guān)重要，您需要包括具有正確采樣率的 ADC，以從系統(tǒng)的其他部分收集數(shù)據(jù)。隨著嵌入式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理速率和要求不斷增加，尤其是在尖端應(yīng)用中。處理大量數(shù)據(jù)的嵌入式系統(tǒng)，例如具有人工智能功能的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，正在突破嵌入式系統(tǒng)的極限，需要更強(qiáng)大的計(jì)算能力。
嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件需要包含可幫助您確保整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的信號(hào)完整性的功能。設(shè)計(jì)控制機(jī)電系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、包括無(wú)線通信功能和其他應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)需要復(fù)雜的混合信號(hào)設(shè)計(jì)工具。您還需要訪問(wèn)包含大量處理器、ADC 和其他組件選項(xiàng)的組件庫(kù)。
將硬件和軟件功能結(jié)合到單個(gè)嵌入式平臺(tái)中并不困難。Altium Designer 在這里向您展示這種設(shè)計(jì)方法的精髓，并幫助您成功設(shè)計(jì)。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)嵌入式處理不可避免地需要您的嵌入式系統(tǒng)包含足夠的內(nèi)存。
嵌入式系統(tǒng)需要標(biāo)準(zhǔn)或定制的通信協(xié)議，以允許系統(tǒng)中的不同塊交換數(shù)據(jù)。
在 Altium Designer 中使用 ECAD/MCAD 協(xié)作進(jìn)行多板設(shè)計(jì)
在您的 PCB 設(shè)計(jì)軟件中設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)
希望到現(xiàn)在為止，您已經(jīng)看到嵌入式系統(tǒng)實(shí)際上只是簡(jiǎn)單 PCB 的擴(kuò)展，盡管具有更高的功能和能力要求。嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行許多簡(jiǎn)單的 PCB 根本無(wú)法完成的任務(wù)，尤其是考慮到許多嵌入式系統(tǒng)中包含的模擬信號(hào)數(shù)據(jù)采集和處理功能時(shí)。
考慮到這一點(diǎn)，您的設(shè)計(jì)軟件應(yīng)該包括在嵌入式系統(tǒng)中放置所需功能所需的所有設(shè)計(jì)功能，并且所有功能都在一個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)中。使用正確的 PCB 設(shè)計(jì)軟件，您可以使用分層設(shè)計(jì)輕松地將功能塊連接到一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)中，并將您的設(shè)計(jì)捕獲為實(shí)際的單板或多板布局。借助最佳的規(guī)則驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)界面，您可以將應(yīng)用的重要要求和標(biāo)準(zhǔn)定義為設(shè)計(jì)軟件中的設(shè)計(jì)規(guī)則。
Altium Designer：唯一的統(tǒng)一 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái)
保持在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最前沿，可以使用最好的設(shè)計(jì)技術(shù)。在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)環(huán)境中工作可確保您的設(shè)計(jì)功能使用單一語(yǔ)言進(jìn)行交流。您的設(shè)計(jì)將在您工作時(shí)根據(jù)您的設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行驗(yàn)證，您將能夠在嵌入式系統(tǒng)中仿真重要功能和信號(hào)完整性。
使用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)軟件可以確保在一個(gè)程序中輕松訪問(wèn)所有設(shè)計(jì)工具，而不是使用強(qiáng)制您在多個(gè)程序之間切換的其他設(shè)計(jì)平臺(tái)。只有 Altium Designer 為您提供這些功能，讓您可以設(shè)計(jì)具有混合信號(hào)、高速甚至高頻功能的嵌入式系統(tǒng)。您設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)所需的一切都包含在 Altium Designer 中。
使用 Altium Designer，您可以在一個(gè)程序中訪問(wèn)所有設(shè)計(jì)功能。當(dāng)您使用 Altium Designer 時(shí)，您將永遠(yuǎn)不必再次切換到單獨(dú)的設(shè)計(jì)工具。
用于實(shí)時(shí)嵌入式數(shù)據(jù)處理的現(xiàn)代系統(tǒng)必須高速運(yùn)行，并且需要市場(chǎng)上最好的高速設(shè)計(jì)工具。
如果您的嵌入式系統(tǒng)是多板系統(tǒng)，您將需要合適的 3D 設(shè)計(jì)工具，將 MCAD 和 ECAD 功能統(tǒng)一到一個(gè)程序中。這允許您驗(yàn)證嵌入式系統(tǒng)的電氣和機(jī)械功能。
設(shè)計(jì)任何嵌入式系統(tǒng)都是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，需要您能找到的最佳設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證和生產(chǎn)規(guī)劃工具。其他 PCB 設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)將這些工具拆分為不同的程序，迫使您使用過(guò)時(shí)的工作流程來(lái)完成即使是最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)任務(wù)。與其被新版本的過(guò)時(shí)軟件困住，不如嘗試使用 Altium Designer。只有 Altium Designer 在單個(gè)程序中包含您進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的所有工具。您只需要學(xué)習(xí)在規(guī)則驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)環(huán)境中使用一個(gè)強(qiáng)大的界面。
Altium Designer 是唯一一個(gè)將最佳嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能集成到單個(gè)平臺(tái)中的 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái)。Altium 還為您提供成功所需的工具。您可以即時(shí)訪問(wèn) AltiumLive 論壇、播客和網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，了解行業(yè)專家、設(shè)計(jì)教程和廣泛的知識(shí)庫(kù)。沒(méi)有其他 PCB 設(shè)計(jì)軟件公司為您提供如此多的成功資源。
當(dāng)您選擇 Altium Designer 時(shí)，您將始終可以訪問(wèn)成功設(shè)計(jì)嵌入式平臺(tái)所需的資源。不要滿足于其他會(huì)降低您的工作效率并使基本設(shè)計(jì)任務(wù)變得困難的設(shè)計(jì)平臺(tái)。當(dāng)您使用 Altium Designer 時(shí)，您可以在單一平臺(tái)內(nèi)處于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最前沿。